钢结构平台设计.docx
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钢结构平台设计
1.设计内容与设计参数
1.1设计内容
图1.1所示钢平台,其结构平面布置图如图1.2,按照任务要求,本人设计内容为边次梁LL-1、中间主梁L-2和中柱Z4,并设计主次梁螺栓连接。
图1.1钢平台
图1.2钢平台结构平面布置图
1.2设计参数
钢材Q235-B,焊条E43型,螺栓C级。
柱和次梁采用型钢,主梁采用焊接钢板梁,梁均按两端铰接设计,节点连接为螺栓连接,主、次梁计算跨度分别为9.6m和7.2m,次梁间距3m和3.3m,次梁上翼缘与楼板焊牢,柱按轴心受压构件设计,计算长度6m,楼面恒载与活荷载标准值分别为4.5和6kN/m2。
1.3次梁LL-1设计
1.4荷载汇集与计算简图
恒载标准值(楼面传来的恒载和次梁自重)
活载标准值(楼面传来的活载)
总荷载标准值
总荷载设计值
跨中弯矩与支座剪力设计值
计算简图及内力如图2.1
图2.1次梁计算简图与内力图
1.5梁截面选择
次梁挠度允许值查教材附表1.7为,由此,次梁所需截面惯性矩为
由强度控制所需梁截面抵抗距
选择型钢HN350×175×6×9,,另外I32a也合适,但用材多不做首选。
1.6截面复核
次梁截面无削弱,且所选截面的截面特性参数均大于所需,故挠度与正截面强度满足。
根据经验,该梁抗剪强度富余较多,验算省略。
次梁上无集中力,无需验算局部承压
次梁受压翼缘与楼板牢靠连接,不必验算整体稳定
次梁为型钢梁不必验算局部稳定
3.主梁L-2设计
2.
3.
3.1荷载汇集与计算简图
均布恒载标准值(梁半宽楼面传来的恒载和主梁自重)
总均布荷载标准值
总均布荷载设计值
次梁传来集中恒载标准值
,
次梁传来总集中力设计值
,
支座剪力与跨中弯矩标准值
主梁计算简图及内力如图3.1所示
M(kN·m)
V(kN)
图3.1主梁计算简图与内力图
3.2L-2截面选择
主梁挠度允许值查教材附表1.7为,由此,梁最小高度为
由强度确定所需截面抵抗矩为
梁的经济高度为
①选取梁腹板高度
②梁腹板厚度,选取
③翼缘板的截面尺寸
由强度控制所需梁截面抵抗距
选取,,则,翼缘板不会局部失稳
3.3强度及挠度验算
所选截面如右图3.2:
1-8×8501×0.8×85=68cm2
2-16×2802×1.6×28=89.6cm2
A=157.6cm2
①计算截面几何特性参数
图3.2主梁截面
②内力计算:
由于原估算的梁自重实际所选梁自重相差不大,对内力计算结果影响很小,故直接采用3.1节内力计算结果。
③整体稳定验算:
因侧向支撑间最大距离为3.3m
(见附表1.8)
故无需计算整体稳定
④抗弯强度验算
所以
⑤抗剪强度计算
⑥局部承压强度验算:
因主次梁采用平接,无需验算。
⑦次梁作用点外侧主梁截面腹板顶端处的折算应力
该截面的弯矩和剪力分别为:
⑧挠度
验算条件:
3.4整体稳定验算
因侧向支撑间最大距离为3.3m
(见附表1.8)
故无需计算整体稳定
3.5加劲肋设置与局部稳定验算
梁所受荷载为静力荷载,荷载简图及内力图如图3.1所示。
跨度中点
(1)加劲肋的布置
考虑到在1/3跨度附近有次梁相连,该处必须设横向加劲肋,横向加劲肋的最大间距为2.5h0=2.5×850=2125mm,故最后取横向加劲肋布置如图3.3所示
图3.3主梁横向加劲肋布置
(2)区格①的局部稳定性验算
1)区格所受应力
式中M1和M2为所计算区格左右的弯矩,ymax为中和轴至腹板上端的距离。
2)区格的临界应力
当a/h0=1600/850=1.9>1.0时,
3)局部稳定验算
验算条件为:
今上式左边
满足条件,可
(3)区格②的局部稳定验算
稳定条件为:
(4)区格③的局部稳定验算
局部稳定条件为:
通过以上计算,说明取如图所示的横向加劲肋布置是合理的。
(5)横向加劲肋的截面尺寸
4.柱Z3设计
4.1荷载汇集与计算简图
(1)设计资料
1)柱上、下端均为铰接,计算长度:
2)柱子承受轴心压力设计值:
计算简图如图3.4所示
图3.4柱Z3计算简图
4.2截面选择
(1)试选截面方案一
1)H型钢截面当时,因,不可能做到x和y两方向长细比相等,而由对y轴的长细比控制。
假设=100,则
H型钢截面对y轴屈曲时为b类截面,查附表1.20得:
2)需要截面积
3)试选截面
按此数据查型钢表(附表2.6),选用HW250×250×9×14,
(2)试选截面方案二
重新假设=110,得
需要截面积
需要回转半径
按此数据查型钢表(附表2.6),也选用HW250×250×9×14
故最终截面选用HW250×250×9×14
4.3强度、刚度与整体稳定验算
(1)因截面无削弱不需要进行强度验算
(2)刚度验算:
长细比
(3)整体稳定性验算
由,查得
4.4局部稳定验算
H型钢的局部稳定性一般都能满足要求,可不验算
5.主次梁螺栓连接计算与节点图
5.1确定节点荷载与螺栓布置
次梁腹板通过螺栓与主梁横向加劲肋连接,采用螺栓直径d=20mm。
(1)确定节点荷载
次梁梁端反力设计值各为
(2)螺栓布置
1)C级螺栓的承载力设计值
双剪时的承载力设计值:
对主梁腹板承压时的承载力设计值:
故
2)次梁简支于主梁所需螺栓数为
采用
3)按构造要求排列螺栓
采用螺栓中心距
端距
连接长度
取次梁端部上翼缘切割高度为30mm。
主次梁螺栓连接节点图如图5.1所示
图5.1主次梁螺栓连接节点图
5.2螺栓连接验算
次梁端部抗剪强度验算
,可